非线性Rossby波

本文讨论非线性Rossby波,从数学上阐明这类波产生的原理与条件,并且得到了解析解的表达式,最后对这类波进行分析与讨论。     

大气中非线性波动的非频散解——Ⅰ.拟能影响函数及其应用

本文讨论大气中非线性波动的非频散解。在引入相角函数后,把大气中非线性偏微分方程组化为非线性常微分方程组。在系统的平衡点及奇异点附近讨论轨线性质,得到了非线性波动的一系列解析表达式。本文第一部分主要讨论二个问题1.拟能及拟能影响函数与非线性波解的关系,通过对拟能影响函数的讨论,可以判定周期解、孤波解、间断周期解与间断孤波解的存在条件,并且指出外界扰动若使拟能影响函数发生微小变化,则会导致孤立波的产生。2.间断周期解存在性讨论及函数逼近方法的使用。在求近似解过程中往往采用Taylor展开方法,但带来许多麻烦,本文对拟能影响曲线采用函数逼近的方法收到了良好的效果。     

非线性重力行波解的研究

本文提出了一个不含科氏力但包括频散效应和耗散效应的二层模式,证明了在一定参数条件下,该模式中除包含有非线性周期解和孤波解外,还包含有单调和振荡型的行波解。文中给出了它们存在的条件。特别指出:振荡型的行波解的波形与一类飑线过境时气压涌升的波形很类似。     

赤道东太平洋海气耦合振荡的非线性分析及ENSO循环的极限环理论

把赤道东太平洋地区大气对流层,海洋混合层看作是在定常热源（太阳辐射）驱动下的动力系统,利用一个局域平均的热力学气候模式,建立了海气耦合自激振荡模型,得到了一个封闭的自治的二次系统,对系统进行了线性和非线性分析．结合系统稳定的极限环解,对海气耦合的物理机制进行了探讨．和观测事实的比较表明,在赤道东太平洋区域平均的以500 hPa为代表的大气对流层的温度距平和海表温度距平,在相平面上和极限环解定性上很一致．这为研究热带海气相互作用的年际变化提供了一个理论模型．     

Refractivity estimation from radar sea clutter

This paper addresses the problem of estimating lower atmospheric refractivity under the nonstandard propagation conditions frequently encountered in low altitude maritime radar applications. The vertical structure of the refractive environment is modeled by using a five-parameter model, and the horizontal structure is modeled as range-independent. The electromagnetic propagation in the troposphere is simulated by using a split-step fast Fourier transform based on parabolic approximation to the wave equation. A global search marked as a modified genetic algorithm (MGA) for the 5 environmental parameters is performed by using a genetic algorithm (GA) integrated with a simulated annealing technique. The retrieved results from simulated runs demonstrate the ability of this method to make atmospheric refractivity estimations. A comparison with the classical GA and the Bayesian Markov Chain Monte Carlo (Bayesian-MCMC) technique shows that the MGA can not only shorten the inverse time but also improve the inverse precision. For real data cases, the inversion values do not match the reference data very well. The inverted profile, however, can be used to synoptically describe the real refractive structure.     

Some theoretical problems on variational data assimilation

Theoretical aspects of variational data assimilation (VDA) for a simple model with both global and local observational data are discussed. For the VDA problems with global observational data, the initial conditions and parameters for the model are revisited and the model itself is modified. The estimates of both error and convergence rate are theoretically made and the validity of the method is proved. For VDA problem with local observation data, the conventional VDA method are out of use due to the ill-posedness of the problem. In order to overcome the difficulties caused by the ill-posedness, the initial conditions and parameters of the model are modified by using the improved VDA method, and the estimates of both error and convergence rate are also made. Finally, the validity of the improved VDA method is proved through theoretical analysis and illustrated with an example, and a theoretical criterion of the regularization parameters is proposed.     

非线性不适定问题一种双循环的牛顿型迭代格式

本文研究非线性算子方程F(x)=y的解,结合最速下降法,Newton-Landweber迭代格式及正则化思想,在F满足适当的条件下,构造出新的双循环迭代格式.本文对格式的收敛性进行了严格论证,并估计出迭代格式的收敛精度.     

利用卫星云图反演云导风的新思路

本文首先借助于近年来发展起来的数值微分方法,从图像灰度中提取出图像梯度信息;然后利用正则化方法,实现了云导风反演;最后采用仿真和实际试验两种方法,对云图中有扰动时加入灰度梯度信息和未加入灰度梯度信息的风场反演结果进行比较.结果表明,加入图像灰度梯度信息所实施的新反演方法可有效减小图像干扰的影响,同时也大大提高了风矢量反演的精度,为卫星云图反演云导风探索一条新路子. 关键词： 云导风 数值微分 图像灰度梯度 正则化     

多参数背景场误差模型在散射计资料台风风场反演中的应用

利用散射计资料反演海面风场时, 台风区域普遍存在降雨使得风场反演误差很大, 引入降雨地球物理模型函数 (GMF+Rain) 及多解方案 (MSS), 结合二维变分(2DVAR) 模糊去除思想风速反演误差很大程度减小, 但风向反演误差仍有待进一步改善, 如何进一步减小风向反演误差有待进一步研究. 文章介绍了2DVAR模糊去 除方法的基本思想, 针对背景场误差较大时, 2DVAR模糊去除风向误差较大, 引入包含若干参数的背景场误差模型. 基于台风个例数值试验结果, 着重从理论分析角度讨论各参数关于2DVAR模糊去除效果的敏感性, 进而提出最优参数设置方案以改善风向模糊去除效果. 2006年“摩羯”台风QuikSCAT数据风场反演数值试验结果结合理论分析表明: 引入多参数误差模型, 通过设置粗糙误差概率等于0, 2DVAR风向模糊去除效果明显改善; 同时, 背景场的影响可通过增大背景场误差方差, 减小背景场误差相关尺度和减小粗糙误差概率而减小, 进而减小在背景场误差较大情况下的风向反演误差. 关键词： 台风风场反演 二维变分 多参数误差模型 散射计资料     

模式误差弱约束四维变分同化研究

经典四维变分同化(four dimensional variational data assimilation,简称4dvar)中认为模式是完美的, 而实际数值模式中存在的模式误差将对变分同化效果产生直接影响, 弱约束4dvar的提出为4dvar中考虑模式误差的影响提供了一种可行途径. 研究了基于模式误差控制变量的弱约束4dvar基本理论, 并在一维浅水方程组中对其同化效果及估计模式误差的有效性进行相关数值实验研究. 结果表明,在模式误差不可忽略的情况下,模式误差弱约束4dvar在整个区间 (包括同化区间和预报区间)上预报误差均比传统4dvar小, 在模式误差相对较大时改进效果更明显,具有明显优越性; 并且,模式误差弱约束4dvar能有效估计模式误差大小及分布形式.